基于DSP和FPGA的SVPWM算法及其在变频调速中的应用

提出一种采用尽可能多条边的多边形对磁场圆细分的空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法。将磁场圆细分为48个区间,采用Matlab离线计算得到该48边形各条边上各基本电压矢量的作用时间表格,并将该表格存储于现场可编程门阵列(FPGA)内;DSP将采用恒压频比算法计算出的SVPWM信号的频率和幅值发送给FPGA;根据这些数据,通过简单的查表运算和死区控制后,产生SVPWM信号驱动逆变器。该方法被应用于一台700 W交流电机的变频调速实验中。实验表明,该SVPWM算法不仅易于数字化实现,便于实时控制,而且直流电压利用率高,控制性能好。     

基于矢量控制的步进电动机细分驱动技术

将矢量控制思想应用于三相混合式步进电动机细分驱动系统设计中,将步进电动机定子电流矢量分解为产生磁场的励磁电流和产生转矩的转矩电流,并根据磁场定向原理分别对励磁电流和转矩电流进行控制,进而实现步进电动机恒转矩、等步距角任意细分驱动。同时,在常规SVPWM(空间矢量脉宽调制)算法的基础上,设计了一种SVPWM简化算法。该算法将电压矢量圆划分为3个区域,减少了算法的计算量,提高了系统的实时性。实验结果表明基于矢量控制的步进电动机细分驱动系统实现了步进电动机任意细分驱动,提高了步进电动机控制精度,增加了步进电动机的应用范围。实验结果也验证了采用SVPWM简化算法设计程序执行速度比常规SVPWM算法更快,具有一定的工程应用价值。     

一种用于三角形连接绕组的改进型SVPWM算法的研究

星形连接绕组的传统SVPWM算法之前已有大量研究。在分析传统SVPWM算法的基础上提出了一种用于三角形连接绕组的改进型SVPWM算法,推导了改进型SVPWM算法并在Simulink环境下搭建了采用该新算法的绕组三角形连接方式的三相混合式步进电机细分驱动系统的仿真模型。并基于DSP芯片TMS320F28335对该算法进行了试验。改进型SVPWM模块和三相混合式步进电机相电流在不同细分数下的仿真和实验波形与理论分析相符。结果验证了该算法的正确性和对三相混合式步进电机细分驱动系统的适用性。     

双三相感应电机空间矢量脉冲宽度调制算法综述

空间矢量脉冲宽度(SVPWM)调制算法将逆变器和电动机视为一个整体,着眼于使电动机获得幅值恒定的旋转磁场.与正弦脉冲宽度(SPWM)算法相比,SVPWM 可使功率开关器件的开关次数减少1/3,直流电压利用率提高15%,能获得较好的谐波抑制效果.本文分析了双三相感应电机常用的SVPWM调制算法,讨论了它们各自的优缺点,并给出了仿真和实验验证.     

基于DSP56F8346的SVPWM实现方法

空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,简称SVPWM)系统由于具有比正弦脉宽调制(Sinus Pulse Width Modulation,简称SPWM)调速方式更优异的性能而得到更广泛应用.本文叙述了SVPWM的基本原理,介绍了一种以56F8346数字信号处理器为核心的异步电动机调速系统的软件设计.介绍了空间电压矢量产生的软件流程,给出了SVPWM程序设计流程图.实验结果证明了SVPWM的正确性,表明该系统实现算法简单、控制精度高、输出电流谐波失真小、有较强的实时性.     

一种融合最近电平逼近调制的空间矢量调制算法

多电平变换器由于具有较小的电压应力、较高的器件耐压等级和过流能力及较低谐波含量等优点已取代两电平变换器在中高压大功率场合中的应用.级联型多电平H桥变换器(CHMC)由于具有较好的灵活性与高度集成化使得其在工业领域得到广泛应用,文中针对三相CHMC的应用提出一种基于最近电平逼近调制(NLM)技术原理的空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法.相比于传统SVPWM算法,所提算法只需检测离参考矢量最近的调制矢量点而无需同时检测三个作用矢量点,算法实时性较强.利用SVPWM算法与NLM算法之间的等效性由三相占空比推出三个作用矢量占空比,利用三相占空比比值的大小推出开关矩阵表达式,由所得表达式直接决定优化的开关序列,并根据该开关矩阵进而推出触发脉冲表达式.所提SVPWM算法不依赖于电平数,算法简便,运算速度快.仿真与实验验证了所提算法的正确性与可行性.     

两种优化开关模式在高频SVPWM逆变电源中的应用

针对数字化高频空间矢量脉宽调制(SVPWM)逆变电源的特殊要求，对SVPWM算法进行了改进，并提出两种适用于高频SVPWM算法的优化开关模式。最后分别采用纯软件方法和硬件结合DSP内部空间矢量PWM集成硬件的混合方法，来实现两种优化开关模式在一高频SVPWM逆变电源样机中的应用。该样机采用TMS320LF2407A构成的最小控制系统，可输出0～1000Hz连续可调的三相交流电。     

链式STATCOM的SVPWM方法分析与实现

大容量静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,简称STATCOM)要求PWM策略避免过高的开关损耗,输出电压的谐波含量必须也很小.空间矢量脉宽调S0(Space Vector Pulse Width Modulation,简称SVPWM)具有算法简单、谐波含量少、开关损耗小等特点,且适合数字化实现.在SVPWM的基本原理和工程算法的基础上,构建了基于链式STATCOM的Matlab/Simulink仿真模型,结合STATCOM样机,对该方法进行了实验研究.仿真和实验结果表明,基于SVPWM控制方法的STATCOM装置可有效地补偿电网中的基波无功及谐波电流,且谐波含量少,开关损耗小,是STATCOM中的理想选择.     

单相三电平脉冲整流器无锁相环直接功率控制

以单相三电平脉冲整流器为研究对象,以取消网侧电压锁相环,实现有功和无功功率解耦控制为目的,首先,建立单相三电平脉冲整流器数学模型。其次,根据有功和无功功率定义,提出一种单相无锁相环(phase-locked loop,PLL)瞬时功率计算方法,并给出详细证明过程,在此基础上,提出一种频率补偿算法,以实现无锁相环非同步旋转坐标系坐标变换。然后,分析了基于功率前馈解耦的PI控制与内嵌中点电位平衡的单相三电平空间矢量调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)相结合的单相三电平脉冲整流器控制策略。最后,对所提出的无锁相环直接功率控制与SVPWM算法进行了计算机仿真和半实物实验验证,仿真和实验结果都验证了该算法的正确性和有效性。     

三电平电路空间矢量调制的一种新算法

传统三电平电路的空间矢量调制(Space Vector Pulse Width modulation,简称SVPWM)因运算复杂,限制了它在实际中的应用。提出一种新的SVPWM算法,把空间平面划分为12个直角三角形区域,用空间电压矢量所在的直角三角形所对应的基本开关矢量来合成。对该算法进行了详细的数学推导,并给出了软件流程图。在实验室建立了三电平功率因数校正电路,通过DSP运用该算法来控制,实验结果证明该算法简单易行,便于数字化实现。     

基于FPGA和嵌入式计算机的三电平逆变器研究

在传统的两电平电压型逆变器空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制算法基础上,提出了一种新型而简单的三电平矢量作用时间和区间划分的算法.介绍了控制系统的控制策略,详细阐述了基于现场可编程门阵列(FPGA)和嵌入式计算机的硬件平台实现方法,并建立了控制系统的平台.实验证明,该算法是合理的,它提高了运算速率和系统的可靠性,而且能大大简化三电平逆变器的SVPWM计算.     

三电平逆变器中点电压偏移最小化的调制方法

简单阐述了三电平逆变器的空间矢量调制(SVM)和空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制方法.由于P型和N型小矢量对中点电压具有较明显的影响,提出了一种用于二极管中点箝位(NPC)型三电平逆变器中点电压偏移最小化的方法,探讨了其控制原理,并详细论述了所提算法的实现过程.仿真和实验结果证明了该控制算法的有效性.最后在该调制方法的基础上,实现了基于零序分量叠加的SVPWM算法,以便更有效地抑制中点电压波动.     

基于dSPACE空间电压矢量PWM设计与实现

通过分析空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)的基本原理,基于dSPACE的快速控制原型(RCP)方式,提出了一种SVPWM的实现方法,并将SVPWM控制算法下载到实时硬件中实现了三相感应电动机的实时控制。实验结果表明,基于dSPACE平台可以快速验证算法的可行性,缩短感应电动机控制系统的开发周期。     

基于虚拟电压矢量的磁场定向控制策略研究

针对双三相永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统中定子相电流的谐波问题,在采用传统两矢量空间矢量脉宽调制算法的基础上,提出基于最大四矢量的空间矢量脉宽调制算法的磁场定向控制策略。其次,针对最大四矢量的空间矢量脉宽调制算法计算量大,设计复杂的问题,又提出了基于虚拟电压矢量的空间矢量脉宽调制算法的改进型磁场定向控制策略。最后,通过MATLAB/Simulink仿真平台,验证所提出的改进型控制算法策略的有效性。     

两相无轴承电机开关损耗抑制算法

针对全桥功率拓扑以及传统SVPWM驱动算法在两相无轴承电机控制中存在的问题,本文研究采用两相三桥臂功率拓扑方案配合开关损耗抑制算法实现两相无轴承电机的驱动控制。首先,理论推导两相三桥臂功率变换器SVPWM算法。其次,在两相三桥臂SVPWM算法基础上,提出适合于高载频控制条件下的开关损耗抑制算法。第三,从开关器件工作损耗及相电流谐波含量等方面对传统SVPWM算法和开关损耗抑制算法进行对比。最后,在一台两相无轴承电机实验平台上验证所提开关损耗抑制算法的有效性。     

基于NPC三电平变换器的STATCOM研究

为实现对中点箝位式三电平静止同步无功补偿器(STATCOM)的有效控制,提出了一种结合空间电压矢量调制(SVPWM)和电流解耦控制的方法。该方法通过对有功无功电流的解耦控制可以实现对负载无功电流的精确快速跟踪;采用的SVPWM调制算法使计算简化,便于在数字系统上实现。基于实物实验台进行的实验结果表明,提出的控制方法可以对STATCOM进行有效控制,实现了对无功负载变化的大范围快速响应,控制系统具有良好的静动态特性。     

两相SVPWM原理及经典两相SVPWM算法

分析两相电压空间矢量脉宽调制原理及其实现方法,提出了经典两相SVPWM算法,该算法根据调制比将调制模式分为线性调制模式、过调制模式Ⅰ和过调制模式Ⅱ。重点分析了过调制模式,利用傅立叶分析给出对应模式下参考角的推导方法,计算了在过调制模式下的输出相电压各次谐波幅值。经典两相SVPWM算法能实现电压空间矢量调制由线性调制模式到过调制模式直到方波的连续过渡,实现了全调制区域的运行,最大限度地利用了直流电压。     

三电平逆变器中性点电压精确调节的简化算法

为解决三电平逆变器中性点电压平衡问题,文中详细分析三电平逆变器空间矢量调制的基本原理,探讨影响其中性点电压平衡的主要因素,提出一种能够精确调节中性点电压的简化算法。该方法给出参考矢量所在区域的判断规则,采用首发矢量始终为距离参考电压矢量最近的正小矢量的七段式脉冲发送顺序,最后推导出用于精确调节中性点电压的小矢量冗余开关状态分配因子的定量计算公式。仿真结果验证该控制方法是有效可行的。     

基于SVPWM并联有源电力滤波的应用研究及仿真

在分析现有串联和并联有源电力滤波器的基础上,为了能实时有效地补偿电源电流中的谐波分量及其无功分量,提出了一种基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)及无差拍算法的并联有源电力滤波器控制方案,即利用无差拍控制实现谐波电流的跟踪算法,使用SVPWM算法跟踪补偿电流参考值;详细阐述了无差拍控制算法的原理,分析了基于SVPWM的补偿电流跟踪控制算法,推导了基于同步旋转dq坐标系的参考电流的状态空间方程及离散化控制方程,给出了基于Matlab/Simulink的有源电力滤波器无差拍控制算法的仿真模型.从仿真波形可以看出,几乎所有的谐波均降到了1%以下,总谐渡畸变率仅为1.96%,谐波抑制好.